多組分分離基礎(chǔ)及多組分精餾-現(xiàn)代化工分離技術(shù)

現(xiàn)代化工分離技術(shù)---碩士研究生課程第二章多組分分離基礎(chǔ)及多組分精餾王華軍華中科技大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院2012.9多組分分離基礎(chǔ)及多組分精餾--現(xiàn)代化工分離技術(shù)共21頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁(yè)!2.1分離過(guò)程的變量分析及設(shè)計(jì)變量的確定2.2相平衡關(guān)系的計(jì)算2.3多組分物系的泡點(diǎn)和露點(diǎn)計(jì)算提綱2.4閃蒸過(guò)程的計(jì)算2.5多組分精餾的簡(jiǎn)捷計(jì)算2.6多組分精餾的嚴(yán)格計(jì)算多組分分離基礎(chǔ)及多組分精餾--現(xiàn)代化工分離技術(shù)共21頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁(yè)!2.1分離過(guò)程的變量分析及設(shè)計(jì)變量的確定

二元精餾（常規(guī)塔）設(shè)計(jì)中，進(jìn)料組成，T、P定，再定一組分的xD，xW，即可由R、回流狀態(tài)和適宜進(jìn)料位置求出N或由N、回流狀態(tài)和適宜進(jìn)料位置求R。為什么？

單組分吸收過(guò)程，已知原料氣和吸收劑的量、組成、T和P，吸收P一定，可由溶質(zhì)的吸收率求出此條件下的NOG。為什么？設(shè)計(jì)變量——計(jì)算前，必須由設(shè)計(jì)者賦值的變量。多組分分離基礎(chǔ)及多組分精餾--現(xiàn)代化工分離技術(shù)共21頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁(yè)!xWxFxDyx精餾求N多組分分離基礎(chǔ)及多組分精餾--現(xiàn)代化工分離技術(shù)共21頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁(yè)!2.1.1設(shè)計(jì)變量2.1.1.1定義式中：——設(shè)計(jì)變量數(shù)；——描述系統(tǒng)所需的獨(dú)立變量總數(shù)；——各獨(dú)立變量之間可以列出的方程式數(shù)和給定的條件，為約束關(guān)系數(shù)。多組分分離基礎(chǔ)及多組分精餾--現(xiàn)代化工分離技術(shù)共21頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁(yè)!2.1.1.2獨(dú)立變量與約束數(shù)⑴獨(dú)立變量數(shù)

①單相物流R——容量性質(zhì)變量。對(duì)單相物流：——自由度，強(qiáng)度性質(zhì)變量。多組分分離基礎(chǔ)及多組分精餾--現(xiàn)代化工分離技術(shù)共21頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁(yè)!⑵約束數(shù)NC的確定①物料衡算式

C個(gè)②能量衡算式

每個(gè)系統(tǒng)只有一個(gè)

③

相平衡式

有c（π－1）個(gè)④化學(xué)平衡式

分離過(guò)程一般不考慮⑤內(nèi)在關(guān)系式指約定關(guān)系

多組分分離基礎(chǔ)及多組分精餾--現(xiàn)代化工分離技術(shù)共21頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁(yè)!2.1.2單元的設(shè)計(jì)變量

2.1.2.1無(wú)濃度變化的單元

(1)分配器分配器FP1P2單元獨(dú)立變量數(shù)單元約束關(guān)系：

物料衡算式C個(gè)（等于組分?jǐn)?shù)）能量平衡式1個(gè)相平衡式c（π-1）=c（1-1）=0化學(xué)平衡式0個(gè)（無(wú)熱、功傳遞）多組分分離基礎(chǔ)及多組分精餾--現(xiàn)代化工分離技術(shù)共21頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁(yè)!(2)加熱器物料平衡式c個(gè)能量平衡式1個(gè)加熱器QFF約束數(shù)：

其中，（即進(jìn)料c+2個(gè)，壓力1個(gè)）

，為系統(tǒng)換熱量或出換熱器的溫度。多組分分離基礎(chǔ)及多組分精餾--現(xiàn)代化工分離技術(shù)共21頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁(yè)!2.1.2.2有濃度變化的單元（1）產(chǎn)物為兩相的全凝器（出料為平衡的兩液相）

單元約束關(guān)系數(shù)：物料衡算式c個(gè)能量衡算式1個(gè)相平衡式c個(gè)內(nèi)在關(guān)系式2個(gè)（P1=P2，T1=T2）全凝器L1L2V多組分分離基礎(chǔ)及多組分精餾--現(xiàn)代化工分離技術(shù)共21頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁(yè)!(2)絕熱操作的單元平衡級(jí)（理論板）平衡級(jí)L0V1L1V2單元約束關(guān)系

相平衡關(guān)系式c個(gè)物料衡算式c個(gè)能量衡算式1個(gè)內(nèi)在約束關(guān)系式2個(gè)多組分分離基礎(chǔ)及多組分精餾--現(xiàn)代化工分離技術(shù)共21頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁(yè)!（3）有側(cè)線出料的單元平衡級(jí)相平衡關(guān)系式c個(gè)

單元約束關(guān)系

物料衡算式c個(gè)能量衡算式1個(gè)內(nèi)在約束關(guān)系式c+3個(gè)（PS=PV1=PL1，TS=TV1=TL1，S與L1或V1的組成相同。C-1個(gè)）平衡級(jí)L0V1L1V2S多組分分離基礎(chǔ)及多組分精餾--現(xiàn)代化工分離技術(shù)共21頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁(yè)!吸收求NOGYXYFX0Y1XNY1′XN′多組分分離基礎(chǔ)及多組分精餾--現(xiàn)代化工分離技術(shù)共21頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁(yè)!——固定設(shè)計(jì)變量，指確定進(jìn)料物流的那些變量及系統(tǒng)的壓力；——可調(diào)設(shè)計(jì)變量，是真正要由設(shè)計(jì)者來(lái)確定并按工藝要求對(duì)各變量賦值。郭氏法適用：穩(wěn)流過(guò)程，過(guò)程中無(wú)化學(xué)反應(yīng)，流體流動(dòng)的動(dòng)能和位能可忽略，與外界交換的機(jī)械能只限于軸功，平衡級(jí)是串聯(lián)的。郭氏法多組分分離基礎(chǔ)及多組分精餾--現(xiàn)代化工分離技術(shù)共21頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁(yè)!②相平衡物流對(duì)互成平衡兩相物流：各物流獨(dú)立變量：（c+2)n與外界交換熱、功等。系統(tǒng)Nv③描述系統(tǒng)與外界能量交換的變量數(shù)。即NV=∑（C+2）+能量交換變量數(shù)多組分分離基礎(chǔ)及多組分精餾--現(xiàn)代化工分離技術(shù)共21頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁(yè)!各物流獨(dú)立變量：（c+2)n與外界交換熱、功等。系統(tǒng)Nv約束數(shù)NC

——固定設(shè)計(jì)變量，進(jìn)料物流+系統(tǒng)的壓力；——可調(diào)設(shè)計(jì)變量，是真正要由設(shè)計(jì)者來(lái)確定并按工藝要求對(duì)各變量賦值。設(shè)計(jì)變量小結(jié)多組分分離基礎(chǔ)及多組分精餾--現(xiàn)代化工分離技術(shù)共21頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁(yè)!內(nèi)在約束關(guān)系式

兩物流T、P相同2個(gè)（P1=P2，T1=T2）兩物流組成相同xi，1=xi，2（c-1）個(gè)

固定設(shè)計(jì)變量Nx可調(diào)設(shè)計(jì)變量Na可以是L1/F或L2/F或L1/L2。(如進(jìn)料、壓力)多組分分離基礎(chǔ)及多組分精餾--現(xiàn)代化工分離技術(shù)共21頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁(yè)!(3)換熱器約束關(guān)系數(shù)：能量衡算式1個(gè)換熱器物料衡算式個(gè)（傳熱面積或出口溫度）(2股物流，2個(gè)壓力)多組分分離基礎(chǔ)及多組分精餾--現(xiàn)代化工分離技術(shù)共21頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁(yè)!（進(jìn)料c+2個(gè)，單元壓力1個(gè)）可以是單元溫度T或移出Q或L1/L2。若出料為單相液體（飽和液體）則系統(tǒng)設(shè)計(jì)變量各為如何？多組分分離基礎(chǔ)及多組分精餾--現(xiàn)代化工分離技術(shù)共21頁(yè)